深入學(xué)習(xí) TypeScript 類型系統(tǒng)的話，逆變、協(xié)變、雙向協(xié)變、不變是繞不過去的概念。

這些概念看起來(lái)挺高大上的，其實(shí)并不復(fù)雜，這篇文章我們就來(lái)學(xué)習(xí)下它們吧。

類型安全和型變

TypeScript 給 JavaScript 添加了一套靜態(tài)類型系統(tǒng)，是為了保證類型安全的，也就是保證變量只能賦同類型的值，對(duì)象只能訪問它有的屬性、方法。

比如 number 類型的值不能賦值給 boolean 類型的變量，Date 類型的對(duì)象就不能調(diào)用 exec 方法。

這是類型檢查做的事情，遇到類型安全問題會(huì)在編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)。

但是這種類型安全的限制也不能太死板，有的時(shí)候需要一些變通，比如子類型是可以賦值給父類型的變量的，可以完全當(dāng)成父類型來(lái)使用，也就是“型變”(類型改變)。

這種“型變”分為兩種，一種是子類型可以賦值給父類型，叫做協(xié)變，一種是父類型可以賦值給子類型，叫做逆變。

先來(lái)看下協(xié)變：

協(xié)變

其中協(xié)變是很好理解的，比如我們有兩個(gè) interface：

interface Person {
    name: string;
    age: number;
} 
interface Guang {
    name: string;
    age: number;
    hobbies: string[]
}

這里 Guang 是 Person 的子類型，更具體，那么 Guang 類型的變量就可以賦值給 Person 類型：

這并不會(huì)報(bào)錯(cuò)，雖然這倆類型不一樣，但是依然是類型安全的。

這種子類型可以賦值給父類型的情況就叫做協(xié)變。

為什么要支持協(xié)變很容易理解：類型系統(tǒng)支持了父子類型，那如果子類型還不能賦值給父類型，還叫父子類型么?

所以型變是實(shí)現(xiàn)類型父子關(guān)系必須的，它在保證類型安全的基礎(chǔ)上，增加了類型系統(tǒng)的靈活性。

逆變相對(duì)難理解一些：

逆變

我們有這樣兩個(gè)函數(shù)：

let printHobbies: (guang: Guang) => void;
printHobbies = (guang) => {
    console.log(guang.hobbies);
}
let printName: (person: Person) => void;
printName = (person) => {
    console.log(person.name);
}

printHobbies 的參數(shù)是 printName 參數(shù)的子類型。

那么問題來(lái)了，printName 能賦值給 printHobbies 么?printHobbies 能賦值給 printName 么?

測(cè)試一下發(fā)現(xiàn)是這樣的：

printName 的參數(shù)不是 printHobbies 的父類型么，為啥能賦值給子類型?

因?yàn)檫@個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)候是按照 Guang 來(lái)約束的類型，但實(shí)際上函數(shù)只用到了父類型 Person 的屬性和方法，當(dāng)然不會(huì)有問題，依然是類型安全的。

這就是逆變，函數(shù)的參數(shù)有逆變的性質(zhì)(而返回值是協(xié)變的，也就是子類型可以賦值給父類型)。

那反過來(lái)呢，如果 printHoobies 賦值給 printName 會(huì)發(fā)生什么?

因?yàn)楹瘮?shù)聲明的時(shí)候是按照 Person 來(lái)約束類型，但是調(diào)用的時(shí)候是按照 Guang 的類型來(lái)訪問的屬性和方法，那自然類型不安全了，所以就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

但是在 ts2.x 之前支持這種賦值，也就是父類型可以賦值給子類型，子類型可以賦值給父類型，既逆變又協(xié)變，叫做“雙向協(xié)變”。

但是這明顯是有問題的，不能保證類型安全，所以之后 ts 加了一個(gè)編譯選項(xiàng) strictFunctionTypes，設(shè)置為 true 就只支持函數(shù)參數(shù)的逆變，設(shè)置為 false 則是雙向協(xié)變。

我們把 strictFunctionTypes 關(guān)掉之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩種賦值都可以了：

這樣就支持函數(shù)參數(shù)的雙向協(xié)變，類型檢查不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但不能嚴(yán)格保證類型安全。

開啟之后，函數(shù)參數(shù)就只支持逆變，子類型賦值給父類型就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

在類型編程中這種逆變性質(zhì)有什么用呢?

還記得之前聯(lián)合轉(zhuǎn)交叉的實(shí)現(xiàn)么?

type UnionToIntersection<U> = 
    (U extends U ? (x: U) => unknown : never) extends (x: infer R) => unknown
        ? R
        : never

類型參數(shù) U 是要轉(zhuǎn)換的聯(lián)合類型。

U extends U 是為了觸發(fā)聯(lián)合類型的 distributive 的性質(zhì)，讓每個(gè)類型單獨(dú)傳入做計(jì)算，最后合并。

利用 U 做為參數(shù)構(gòu)造個(gè)函數(shù)，通過模式匹配取參數(shù)的類型。

結(jié)果就是交叉類型：

我們通過構(gòu)造了多個(gè)函數(shù)類型，然后模式提取參數(shù)類型的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合轉(zhuǎn)交叉，這里就是因?yàn)楹瘮?shù)參數(shù)是逆變的，會(huì)返回聯(lián)合類型的幾個(gè)類型的子類型，也就是更具體的交叉類型。

逆變和協(xié)變都是型變，是針對(duì)父子類型而言的，非父子類型自然就不會(huì)型變，也就是不變：

不變

非父子類型之間不會(huì)發(fā)生型變，只要類型不一樣就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

那類型之間的父子關(guān)系是怎么確定的呢，好像也沒有看到 extends 的繼承?

類型父子關(guān)系的判斷

像 java 里面的類型都是通過 extends 繼承的，如果 A extends B，那 A 就是 B 的子類型。這種叫做名義類型系統(tǒng)(nominal type)。

而 ts 里不看這個(gè)，只要結(jié)構(gòu)上是一致的，那么就可以確定父子關(guān)系，這種叫做結(jié)構(gòu)類型系統(tǒng)(structual type)。

還是拿上面那個(gè)例子來(lái)說：

Guang 和 Person 有 extends 的關(guān)系么?

沒有呀。

那是怎么確定父子關(guān)系的?

通過結(jié)構(gòu)，更具體的那個(gè)是子類型。這里的 Guang 有 Person 的所有屬性，并且還多了一些屬性，所以 Guang 是 Person 的子類型。

注意，這里用的是更具體，而不是更多。

判斷聯(lián)合類型父子關(guān)系的時(shí)候， 'a' | 'b' 和 'a' | 'b' | 'c' 哪個(gè)更具體?

'a' | 'b' 更具體，所以 'a' | 'b' 是 'a' | 'b' | 'c' 的子類型。

測(cè)試下：

總結(jié)

ts 通過給 js 添加了靜態(tài)類型系統(tǒng)來(lái)保證了類型安全，大多數(shù)情況下不同類型之間是不能賦值的，但是為了增加類型系統(tǒng)靈活性，設(shè)計(jì)了父子類型的概念。父子類型之間自然應(yīng)該能賦值，也就是會(huì)發(fā)生型變。

型變分為逆變和協(xié)變。協(xié)變很容易理解，就是子類型賦值給父類型。逆變主要是函數(shù)賦值的時(shí)候函數(shù)參數(shù)的性質(zhì)，參數(shù)的父類型可以賦值給子類型，這是因?yàn)榘凑兆宇愋蛠?lái)聲明的參數(shù)，訪問父類型的屬性和方法自然沒問題，依然是類型安全的。但反過來(lái)就不一定了。

不過 ts 2.x 之前反過來(lái)依然是可以賦值的，也就是既逆變又協(xié)變，叫做雙向協(xié)變。

為了更嚴(yán)格的保證類型安全，ts 添加了 strictFunctionTypes 的編譯選項(xiàng)，開啟以后函數(shù)參數(shù)就只支持逆變，否則支持雙向協(xié)變。

型變都是針對(duì)父子類型來(lái)說的，非父子類型自然就不會(huì)型變也就是不變。

ts 中父子類型的判定是按照結(jié)構(gòu)來(lái)看的，更具體的那個(gè)是子類型。

理解了如何判斷父子類型(結(jié)構(gòu)類型系統(tǒng))，父子類型的型變(逆變、協(xié)變、雙向協(xié)變)，很多類型兼容問題就能得到解釋了。